ATP (digenosina typosfato)

Estrutura ATP. Fonte: Wikimedia Commons

Qual é o ATP (adenosina tifosfato)?

Ele ATP (digenosina typosfato) É uma molécula orgânica que carrega a energia primária de todas as formas de vida (bactérias, moldes, vegetais, leveduras, células, etc.). Tem um papel fundamental no metabolismo, pois transporta a energia necessária para manter uma série de processos celulares de maneira eficaz.

Esta molécula é apresentada com links de alta energia constituídos por um anel de adenina, um ribose e três grupos de fosfato. É amplamente conhecido pelo termo "moeda energética", uma vez que sua formação e uso ocorre facilmente, permitindo "pagar rapidamente" as reações químicas que requerem energia.

Embora a molécula a olho nu seja pequeno e simples, mantém uma quantidade significativa de energia em seus links. Grupos de fosfatos têm cargas negativas, que são constantemente repulsas, tornando -o um lábil e fácil de quebrar.

Esta molécula é responsável por fornecer a energia necessária para a maioria dos processos que ocorrem dentro da célula, da síntese de proteínas à locomoção. Além disso, permite o tráfego de moléculas através das membranas e age na sinalização celular.

Estrutura ATP

O ATP, como o nome indica, é um nucleotídeo com três fosfatos. Sua estrutura particular, especificamente os dois ligações de pirofosfato, tornam -o um composto rico em energia. É composto pelos seguintes elementos:

- Uma base de nitrogênio, adenina. As bases de nitrogênio são compostos cíclicos que contêm um ou mais nitrogênio em sua estrutura. Também os encontramos como componentes em ácidos nucleicos, DNA e RNA.

- No centro da molécula está o ribose. É um açúcar do tipo pentose, pois possui cinco átomos de carbono. Sua fórmula química é C₅H₁₀QUALQUER₅. Carbono 1 da ribose está ligado ao anel de adenina.

- Três fosfatos radicais. Os dois últimos são os "links de alta energia" e são representados em estruturas gráficas com o símbolo de virgululala: ~. O grupo fosfato é um dos mais importantes em sistemas biológicos. Os três grupos são chamados Alfa, Beta e Gamma, do mais próximo do mais distante.

Este link é muito lábil, por isso é dividido de forma rápida, com facilidade e espontaneidade quando as condições fisiológicas do organismo o merecem. Isso ocorre porque as cargas negativas dos três grupos de fosfato tentam se afastar um do outro.

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Funções ATP

O ATP desempenha um papel indispensável no metabolismo energético de praticamente todos os organismos vivos. Por esse motivo, geralmente é chamado de moeda energética, pois pode ser gasto e reabastecer continuamente em apenas alguns minutos.

Em geral, o ATP atua como uma molécula de sinalização nos processos que ocorrem dentro da célula; É necessário sintetizar os componentes do DNA e do RNA e para a síntese de outras biomoléculas, participa do tráfego através de membranas, entre outras.

As funções ATP são muito amplas. Portanto, nomearemos três exemplos específicos.

Fornecimento de energia para o transporte de sódio e potássio através da membrana

O ATP introduz energia no sistema de bomba de sódio-potássio, mecanismo de transporte ativo celular que constantemente bombeia íons de sódio em direção à parte externa da célula e íons de potássio para dentro. 

Estima -se que um terço do ATP formado na célula seja usado para manter a bomba ativa. 

Logicamente, o uso de ATP não é restrito ao transporte de sódio e potássio. Existem outros íons, como cálcio, magnésio, entre outros, que precisam dessa moeda de energia para entrar.

Participação na síntese proteica

As moléculas de proteína são formadas por aminoácidos, ligados por links peptídicos. Para formá -los, é necessária a ruptura de quatro links de alta energia. Em outras palavras, um número considerável de moléculas ATP deve ser hidrolisado para a formação de uma proteína de comprimento médio.

A síntese de proteínas ocorre em estruturas chamadas ribosomas. Eles são capazes de interpretar o código que o mensageiro tem e traduzi -lo em uma sequência de aminoácidos: esse processo depende de ATP.

Nas células mais ativas, a síntese de proteínas pode direcionar até 75% do ATP sintetizado neste importante trabalho.

Por outro lado, a célula não apenas sintetiza proteínas, também precisa de lipídios, colesterol e outras substâncias indispensáveis ​​e, para fazê -lo, requer a energia contida em ligações ATP.

Fornecer energia para locomoção

O trabalho mecânico é uma das funções mais importantes do ATP. Por exemplo, para que nosso corpo seja capaz de executar a contração das fibras musculares, você precisa ter grandes quantidades de energia.

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No músculo, a energia química pode ser transformada em energia mecânica, graças à reorganização de proteínas com capacidade de contração que a formam. A duração dessas estruturas é reduzida, o que cria uma tensão que se traduz na geração de movimento.

Hidrólise ATP

A hidrólise de ATP é uma reação que envolve o rompimento da molécula devido à presença de água. A reação é representada da seguinte maneira:

ATP + água ⇋ ADP + P_Yo + energia. Onde, o termo p_Yo refere -se ao grupo de fosfato inorgânico e o ADP é difosfato de adenosina. Observe que a reação é reversível.

A hidrólise de ATP é um fenômeno que envolve a liberação de uma imensa quantidade de energia.

A ruptura de qualquer um dos links de pirofosfato se traduz na liberação de 7 kcal por mol -específico 7,3 de ATP para ADP e 8.2 para a produção de adenosinmonofosfato (AMP) de ATP.

Isso é equivalente a 12.000 calorias por mol de ATP.

Por que essa liberação de energia ocorre?

Os produtos de hidrólise são muito mais estáveis ​​que o ATP.

É necessário mencionar que apenas a hidrólise que ocorre nas ligações de pirofosfato para dar origem à formação de ADP ou AMP leva a uma geração de energia em quantidades importantes.

A liberação de energia dessas reações é usada para realizar reações metabólicas dentro da célula, uma vez que muitos desses processos precisam de energia para funcionar, tanto nas etapas iniciais das rotas de degradação quanto na biossíntese de compostos.

Obtendo ATP

O ATP pode ser obtido por duas maneiras: fosforilação oxidativa e fosforilação em termos de substrato. O primeiro requer oxigênio, enquanto o segundo não precisa. Aproximadamente 95% do ATP formado ocorre nas mitocôndrias.

Fosforilação oxidativa

A fosforilação oxidativa envolve um processo de oxidação de nutrientes em duas fases: obtenção de coenzimas reduzidas NADH e FADH₂ Vitaminas derivadas.

A redução dessas moléculas requer o uso de hidrogênios de nutrientes. Nas gorduras, a produção de coenzimas é notável, graças à enorme quantidade de hidrogênios que eles têm em sua estrutura, em comparação com peptídeos ou carboidratos.

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Embora existam várias rotas de produção de coenzimas, a rota mais importante é o ciclo Krebs. Posteriormente, coenzimas reduzidas estão concentradas nas cadeias respiratórias localizadas nas mitocôndrias, que transfere elétrons para oxigênio.

A cadeia transportadora de elétrons é formada por uma série de proteínas acopladas à membrana, que bombeia prótons (H+) para o exterior (veja a imagem). Esses prótons entram e atravessam a membrana novamente através de outra proteína, o ATP Syntasa, responsável pela síntese de ATP.

Em outras palavras, temos que reduzir coenzimas, mais ADP e oxigênio, gerar água e ATP.

Processo de obtenção de ATP. Fonte: Wikimedia Commons

Fosforilação no nível do substrato

A fosforilação em termos de substrato não é tão importante quanto o mecanismo descrito acima e, como não requer moléculas de oxigênio, geralmente está associado à fermentação.

Essa rota, embora muito rápida, extrai pouca energia: se a compararmos com o processo de oxidação, seria cerca de quinze a menos.

Em nosso corpo, os processos fermentativos ocorrem no nível muscular. Este tecido pode funcionar sem oxigênio, por isso é possível que uma molécula de glicose seja degradada no ácido lático (quando estamos realizando alguma atividade esportiva intensa, por exemplo).

Em fermentações, o produto final ainda tem potencial de energia que pode ser extraído. No caso de fermentação no músculo, os carbonos no ácido lático estão no mesmo nível de redução que os da molécula inicial: glicose.

Assim, a produção de energia ocorre devido à formação de moléculas que possuem ligações de alta energia, incluindo 1,3-bifosfoglirato e fosfoenolpiruvato.

Na glicólise, por exemplo, a hidrólise desses compostos está ligada à produção de moléculas de ATP; portanto, o termo "em termos de substrato".

Ciclo ATP

Ciclo ATP. Fonte: Wikimedia Commons

O ATP nunca é armazenado. Está em um ciclo contínuo de uso e síntese. Dessa maneira, um equilíbrio entre o ATP formado e seu produto hidrolisado é criado, o ADP.

Referências

1. Guyton, a. C., & Hall, J. E. (2000). Livro de Fisiologia Humana.
2. Hall, j. E. (2017). Guyton e Hall Tratado de Fisiologia Médica. Elsevier Brasil.
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